Sternentwicklung (7)
Das Hertzsprung-Russell-Diagramm
Ejnar Hertzsprung entdeckte 1909 bei seinem Aufenthalt in
Potsdam, dass sich „rötlich“ leuchtende Sterne in zwei
Gruppen einteilen lassen: In sehr große Sterne, die er
„Riesen“ nannte und in sehr kleine Sterne, die er „Zwerge“
nannte
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definierte die „absolute Helligkeit“ (1905)
Temperatur-Leuchtkraft-Diagramm (1909)
klassifizierte den Polarstern als Delta-Cepheiden (1911)
Bestimmung der Entfernung der Kleinen Magellanschen
Wolke (1913)
Hertzsprung-Russell-Diagramm und dessen physikalische
Begründung (1913)
War lange Zeit Direktor der Leidener Sternwarte
Ejnar Hertzsprung (1873-1967)
Um 1910 entwickelte der theoretische Astrophysiker Henry
Norris Russell das nach ihm und Ejnar Hertzsprung benannte
Diagramm und erkannte, dass darin die „Sternentwicklung“
codiert ist.
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Erste Arbeiten zum Hertzsprung-Russell-Diagramm (1910)
Atomphysik (z. B. Russell-Saunders-Kopplung)
Wichtige Vorarbeiten zum Thema Energieerzeugung in Sternen
Henry Norris Russell(1877-1957)
Das erste Hertzsprung-Russel-Diagramm, gezeichnet von Hertzsprung im Jahre 1911 für
eine Veröffentlichung des Astrophysikalischen Observatoriums in Potsdam
Das Hertzsprung-Russel-Diagramm (HRD) stellt Korrelationen zwischen verschiedenen
Eigenschaften von Sternen grafisch dar, wie z. B. absolute Helligkeit und Temperatur
Das Diagramm macht nur
dann Sinn, wenn sich die
dargestellten Objekte in
jeweils gleicher Entfernung
befinden.
Ungleichmäßige Verteilung
der Sterne über den
Parameterraum
Absolute Helligkeit – Leuchtkraft
Temperatur – Spektraltyp - Sternfarbe
Vermutung: Das HRD
enthält Sterne in unterschiedlichen Entwicklungsstadien
Sterntypen im Hertzsprung-Russell-Diagramm
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Protosterne
Hauptreihensterne
Rote Riesen
Überriesen
Blaue Riesen
Weiße Zwerge
Eigenschaften
• Leuchtkraft
• Absolute Helligkeit
• Spektraltyp
• Farbe (Farbenindex)
• effektive Temperatur
Warum Leuchtkraftklassen ?
Beobachtung: Rote Zwergsterne und Rote Riesen gleicher effektiver Temperatur zeigen
ein ähnliches Spektrum, d. h. sie können bei geringer spektraler Auflösung
kaum unterschieden werden, wenn ihre Entfernung unbekannt ist.
Der Spektralbezeichner muß deshalb um eine weitere Größe, die Leuchtkraftklasse,
ergänzt werden:
Den Objekten werden
im HRD jeweils
bestimmte Domänen
zugeordnet
HRD aus Hipparcos-Daten
Hauptreihe (main sequence)
85% der Sternpopulation der Milchstrasse decken ihren Energiebedarf
durch Wasserstoffbrennen. Diese
Sterne nennt man Hauptreihensterne,
weil sie im HRD eine mit Sternen
dicht besetzte, relativ schmale, aber
weitgestreckte Domäne bilden.
Korrelation Größe - Spektraltyp
Hertzsprung-Russel-Diagramm aller Sterne bis zu 10 pc (=32,6 Lichtjahre) Entfernung
Die Position eines Sterns auf der Hauptreihe ist ein Maß für dessen Ursprungsmasse
Zero Age Main Sequence = Null - Alter Hauptreihe
Während ihrer Lebensdauer
als Hauptreihensterne entfernen sie sich nur wenig von
der Position, an der das Wasserstoffbrennen eingesetzt hat.
 Breite der Hauptreihe
Zeitliche Dauer des Hauptreihenstadiums
Die Leuchtkraft L gibt die pro Zeit abgestrahlte Energie an
Während des Hauptreihenstadiums ergibt sich die abgestrahlte
Energie aus dem Massedefekt, der bei der Wasserstoff-Fusion
in Energie umgewandelt wird
Die Leuchtkraft L eines Sterns hängt von seiner Masse M ab
Daraus ergibt sich eine Beziehung für die Dauer des Hauptreihenstadiums:
Abschätzung der
Lebensdauer eines
Hauptreihenstern
Jahre
Die Sonne verbringt ~ 10 Milliarden Jahre auf der Hauptreihe
Die Sonne entwickelt sich in ca. 5 Milliarden Jahren zu einem Roten Riesen